磁流变液在机械工程中的应用论文
第1篇：磁流变液在机械工程中的应用论文
磁流变液在机械工程中的应用论文
磁流变液属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。下面就是小编整理的磁流变液在机械工程中的应用论文，一起来看一下吧。
引言
磁流变液（MRF）作为一种新型智能材料，在外加磁场下其流变特性可以发生急剧变化：在没有外加磁场环境下，其是流动性良好的牛顿流体，而一旦受到外加磁场的作用，流体的流变特性将发生极大的变化，其表观粘度可以在10ms内增加数个数量级，并且表现出与固体相类似的力学性质，而且这种粘度的变化是可拟的，在去掉磁场作用后，其又会变成流动性良好的牛顿流体。由于其具有这种特点，因此，其在社会各个领域得到了广泛的应用，尤其是机械工程领域。
1 磁流变液的构成及其流变特性
磁流变液主要由三个部分组成，即载液、软磁性颗粒以及稳定剂，其中载液是组成磁流变液的重要成分，具有低凝固点、低粘度、耐腐蚀性以及热稳定性的特点，磁流变液应用的载液具有很多种，比如煤油、硅油等；软磁颗粒作为一种晶体尺寸在0.01-10μm的球形颗粒，种类也有很多种，而羟基铁粉与纯铁粉则是应用最广泛的软磁颗粒；在磁流变液中，稳定剂具有重要的作用，其不仅具有润滑的作用，还能够保证磁流变液的稳定性以及具有一定的抗腐蚀性，同时，其还能够防止磁性颗粒的沉降与聚集。
磁流变效应是1948年Rabinow发现的，可以采用Bingham本构关系，对流变的特性进行描述，主要内容如下：
……（1）
在上述式子中，指的是磁流变液动态屈服应力，其中B、γ分别指的是磁感应强度、剪切应变率；η为磁流变液的表观粘度。
在磁性颗粒未饱和前，当磁性强度B增强，也随之增大，可以用下面幂函数来表示：
……（2）
在上述式子中，磁流变液的材料决定系数α的常数，同时幂指数n的常数也是由磁流变液的材料决定的。
2 磁流变液的工作模式
2.1 阀式模式
在阀式模式下，磁流变液通常会在在两个静止的板极之间被限制，在两个板极的垂直作用之下，磁流变液的流动性能会发生一定的变化，从而使由磁流变液的流动活塞受到的阻力发生变化，进而达到通过控制外加磁场对阻力进行控制的目的。大部分流体的减震阀、控制阀采用的都是这种工作模式，比如四川宜宾普什重机有限公司研制的在工程机械中使用的发动机磁流变悬置系统，该系统就是针对某工程机械用发动机，首先对磁流变悬装置系统的结构尺寸进行确定，然后完成磁路设计。
2.2 剪切模式
在剪切模式下，上下两极板是相对运动的，外加磁场通过极板作用于两极板之间的磁流变液，使之在两极板之间产生剪切力，通过改变磁场可连续改变切应力一切应变率的特性。运用这种工作模式的磁流变器件很多，诸如离合器、制动器、旋转式阻尼器等。
2.3 挤压模式
挤压模式下，磁极在与磁场几乎平行的方向上移动，磁流变液体处于交替拉伸、压缩的状态，并发生剪切，虽然磁极的位移量很小，但产生的阻力却很大。现今这种挤压模式运用不多，国内有学者对其进行了研究。这种模式主要用于设计开发行程较小的减振器的磁流变器件，可以应用于汽车、机械加工、土木工程、医疗器械、航空航天及军事等领域中。
3 磁流变液在机械工程中的应用
3.1 在传动装置中的应用
磁流变传动装置一种新型的传动技术，将流变效应作为理论基础，将磁流变液作为介质，从而通过合理调节外加磁场强度，使磁流变液的剪切屈服应力改变，实现传递转矩或力的改变。磁流变传动装置具有响应时间短、控制简单、控制能源消耗低的优点，在机械工作中具有较广的应用范围，比如无极调速、转矩调节、制动等。
3.2 在抛光装置中的应用
磁流变抛光是一种用磁场辅助的流体动力抛光技术，磁流变抛光具有抛光效率高、受磁场可控、剪切应力大、磨头无磨损、温度适用范围宽等其他传统抛光方法所没有的优点，并且通过计算机的控制可以实現复杂光学表面的加工。杨建国等对磁流变抛光的两种不同结构的装置进行了优缺点比较，给出了抛光装置的关键部件的设计方法；张学成等研究了磁流变液射流在外加轴向磁场作用下的稳定性。
3.3 在减振装置中的应用
在震动控制系统中，主要应用的是磁流变阻尼器，其具有能耗低、工作连续可拟以及结构简单的特点，而且其还可以实时的进行主动或半主动控制，因此，磁流变阻尼器可以在各种场合中进行应用，具有较为广泛的应用前景。
3.4 在机械密封中的应用
磁流变液密封主要利用磁性液体对磁场的响应特性。把磁性液体注入由高性能的'永磁体、导磁性良好的极靴以及轴构成的导磁回路中，形成数个液体“O”形密封圈，当磁性液体受压差作用时，会在非均匀磁场中移动，这时不均匀的磁场就会使磁性液体产生对抗压差的磁力进而达到新的平衡，这样就起到了密封的作用。此外，磁流变液在机械工程中还可以用于特种轴承、机械手、机器人传感器和无级变速器仿人肌肉、人机一体化机构等仿生智能机构上，也可以应用在虚拟现实设备中，如研制基于磁流变液的力反馈数据手套等。
3.5 在柔性夹具中的应用
在进行一些形状复杂的工件加工时，可以合理利用磁流变液的流变特性，进行定位与夹紧，从而为机械加工提供便利。目前已经有很多的研究人员对磁流变液在柔性夹具中的应用进行了研究，包括磁流变液手柄、磁流变液顶针结构、柔性夹具装置等，并取得了较好的实际应用效果。
结束语
综上所述，磁流变液作为一种便于控制的新型智能材料，在外加磁场的作用下，其可以在极短的时间内由牛顿流体变为屈服应力较高的粘塑胶体，由于磁流变液的这种转变具有可控、可逆以及连续性，因此其具有广阔的应用前景。本文主要对磁流变液在机械工程中的传动装置、抛光装置、减振装置、机械密封以及柔性夹具中的应用进行了分析。
第2篇：计算机技术在机械工程的应用论文
计算机技术在机械工程的应用论文
机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。下面是小编为大家整理的计算机技术在机械工程的应用论文，欢迎阅读。
摘 要：本文介绍了在机械工程计算中CAD、CAE、CAM及仿真技术的应用，利用计算机技术，提出一些具有针对性的优化方案，为机械工程设计的改进提供了方向，并且有效地缩减了机械工程等关键部位的的开发周期与制造成本，大大提升了设计的质量。
关键词：仿真技术；计算机技术；机械工程
一、机械工程计算中CAD技术的应用
CAD，即计算机辅助设计系统是指在计算机硬件和软件的支撑下，通过对机械工程产品进行描述、造型、系统分析、优化、仿真和图形化处理的研究与应用，使计算机辅助工程技术人员完成产品全部设计过程的一种现代设计技术。
CAD中设计者与计算机密切合作，在决定设计策略、信息处理、修改设计以及分析计算方面充分发挥着各自不同的专长。利用计算机存储信息、检索、分析计算、图形与文字处理以及其他重复的验算工作。当前CAD系统的硬件环境主要是工程工作站及个人计算机。工作站是具有高速的科学计算、丰富的图形处理及灵活的窗口与网络管理功能的交互式计算机系统，它一般具有32位或64位字长的中央处理器(CPU)，广泛采用精简指令(RISC)，超标量、超流水线及超长指令技术，具有Unix操作系统和X窗口管理系统，在一个分布式的网络环境下运行。
在机械工程计算中利用CAD技术进行二维绘图、图形及符号库、参数化设计、三维造型等，通过CAD进行二维绘图以及三维造型，在许多具有实体建模功能的CAD软件中，都有一些基本体系，例如在CAD的三维实体造型模块中，系统提供了六种基本体系，然后再经过结构分析，分解成若干个基本体并最终进行三维实体造型。
二、机械工程计算中CAE技术的应用
CAE，即计算机辅助工程作为一种综合应用计算力学、计算数学、信息科学等相关的综合工程技术机械工程计算中CAE技术的应用是指使用有限元软件对机械结构进行分析，强度应力、刚度应变和变形、动态特性固有频率、振动模态、热态特性温度场、热变形。在CAE分析的一般流程及其技术应用特带你的基础上，研究几何模型的建立、有限元模型的建立包括网络划分、整机系统的分解与合成、边界及载荷处理等、求解、结果数据分析等系统CAE的应用技术。
计算机辅助工程的特点是以机械工程和科学问题为背景，建立甲酸模型并进行计算机仿真分析。一方面，在机械工程计算中CAE技术的.应用，使以往许多由于受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机模拟得到满意的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量的复杂的机械工程计算分析简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，是工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要的作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在机械工程计算中的应用越来越广泛，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。在机械产品开发中由概念设计、初步设计、详细设计到试验，再修正设计，再试验，知道满足产品要求，CAE仿真分析技术的引入，最大限度的较少或者缩短了材料的浪费以及耗时环节。一个多参数的工艺或者制造过程的仿真模拟、力能计算和参数优化中，也可以得到对象局部、相互关系和全域的结果。
三、机械工程计算中计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术又称虚拟样机技术，设计人员在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机实验的一种新型技术。在机械工程计算中通过建立真实系统的计算机模型，分析实际系统的行为特征。计算机仿真技术的关键因素在于建立真实的系统计算机模型，包括数学模型和仿真模型，而且具有经济、可靠、使用、安全、灵活以及可重复使用等优点，目前在机械工程计算中已经成为许多复杂系统进行分析、设计、实验等的必不可少的手段。计算机仿真技术以数学理论为基础，以计算机和各种物理设施为设备工具，利用系统模型对实际的或者设想的系统进行试验仿真研究。计算机仿真技术实现必须具备CAD图形学、几何造型技术、工程数据处理技术以及计算力学等知识。在机械工程设计的初始阶段，工程师需要利用设计自动化工具进行不同的初始设计，并在计算机上表示出模型样机，这样可以方便监测、研究与改进。
四、机械工程计算中CAM技术的应用
CAM，即计算机辅助工程分析是指一系列对机械工程产品设计进行各种模拟、仿真、分析和优化技术，是一种利用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的近似数值分析方法。CAE技术主要包括有限元分析、运动学和动力学分析、流体力学分析以及优化设计分析等内容。利用计算机辅助编制CNC机床的零件加工程序。
CAM技术在机械工程中的主要作用是数控加工，它与CAD技术相互作用，是密不可分的一个整体，许多CAD系统都有辅助的CAM数控加工模块，用CAD生成的图形信息或者数据，然后通过转换变成控制指令，然后设置加工参数等，由此可见CAD/CAM技术是现代机械工程发展的必然趋势。
结语：
伴随着我国科学技术现代化水平的不断提高，计算机技术在机械工程计算当中应用也越来越普及，利用计算机技术建立机械工程的动力学模型，然后进行计算机仿真技术分析，获得产品结构的强度应力、刚度应变和变形、动态特性固有频率、振动模态、热态特性温度场、热变形等参数，根据计算分析得到容易导致机械出现疲劳失效的风险以及其它潜在问题。
第3篇：纳米技术在机械工程中的应用浅谈
纳米技术在机械工程中的应用浅谈
陈勇 新疆生产建设兵团第五建筑安装工程公司 832000
摘要：作为一项重大的科技突破,纳米枝术的研发已经应用到了社会的各个领域之中,在机械工程中,应用纳米技术已经成为了核心,其外在的表现存在于各个方面，本文从实际出发来对纳米技术应用于机械工程进行了展现，同时也就得出了应用了纳米技术的机械工程相对于传统的机械工程来说的改变。下面，笔者就对纳米技术在机械工程中的应用进行探讨。
关 键 词：纳米技术；纳米材料；机械工程
前言：纳米和技术就是借用单一的分子、原子制造物质的一种科学技术，纳米科学技术将很多现代的先进科学技术作为基础，并加以改进和升华，成为了现代科学和现代技术组合后的重要产物之一，其中，现代科学主要包括分子物理学、介观物理、量子力学和混沌物理，现代技术主要包括核分析技术、扫描隧道显微镜技术、微电子技术以及计算机技术，纳米技术是一系列的全新科学革命。纳米技术应用广泛，其中在机械工程中的作用是不可估量的，各国家都开始对这方面的研究，纳米技术在机械工程方面的应用有以
